Fiche de révision : Biologie moléculaire et métabolisme cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Nucléotides et organisation de l’ADN
2. Structure et complémentarité de l’ADN
3. ARN et organisation des ribosomes
4. Structure et fonctions des protéines
5. Enzymes et réplication de l’ADN
6. Expression de l’information génétique
7. Potentiel génétique bactérien
8. Métabolisme et types trophiques

📖 1. Nucléotides et organisation de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Formé d’un pentose lié à une base azotée et à un groupement phosphate.

★ À maîtriser

• Les acides nucléiques ADN et ARN sont constitués de nucléotides reliés par des liaisons covalentes phosphodiester.

• Le chromosome bactérien est constitué d’ADN, contient la majorité de l’information génétique et se trouve dans une zone appelée nucléoïde.

Compléments

• Les bases azotées citées sont :
  • l’adénine (A)
  • l’uracile (U)
  • la guanine (G)
  • la thymine (T)
  • la cytosine (C)

📖 2. Structure et complémentarité de l’ADN

★ À maîtriser

• L’ADN est constitué de deux chaînes polynucléotidiques enroulées en double hélice.

📌 Les deux brins d’ADN sont complémentaires : l’adénine s’apparie avec la thymine par deux liaisons hydrogène, tandis que la guanine s’apparie avec la cytosine par trois liaisons hydrogène.

• Les deux brins d’ADN sont antiparallèles : l’un est orienté de 3’ vers 5’ et l’autre de 5’ vers 3’.

Compléments

• La double hélice d’ADN présente un petit sillon et un grand sillon avec lesquels des protéines peuvent interagir.

• La double hélice d’ADN contient 10 paires de bases par tour d’hélice.

💡 Astuce mémo

A–T à deux liaisons, G–C à trois

📖 3. ARN et organisation des ribosomes

★ À maîtriser

• L’ARN est habituellement constitué d’une seule chaîne polynucléotidique et contient du ribose et de l’uracile plutôt que de la thymine.

• Les trois classes d’ARN sont :

  • l’ARN messager (ARNm)
  • l’ARN ribosomique (ARNr)
  • l’ARN de transfert (ARNt)

• L’ARNm est une copie de la séquence codante d’un gène et sert de matrice pour l’expression en protéine.

• Le ribosome procaryote comprend deux sous-unités de 50 S et de 30 S, formées d’ARNr et de protéines.

Compléments

• Les ARNr et les ARNt peuvent former des structures en épingle à cheveux grâce à l’appariement de bases complémentaires d’une même molécule.

• Le ribosome eucaryote est 80S et le ribosome procaryote est 70S.

• L’ARNr 16S est l’une des trois molécules d’ARN associées aux ribosomes procaryotes, et son nom rend compte de sa taille.

📖 4. Structure et fonctions des protéines

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine : Polymère d’acides aminés unis par des liaisons peptidiques covalentes.

★ À maîtriser

• La séquence linéaire des acides aminés constitue la structure primaire d’une protéine.

• La fonction d’une protéine dépend de sa structure tridimensionnelle, ou conformation.

Compléments

• Les interactions entre les chaînes latérales des acides aminés contribuent au repliement des polypeptides en structures secondaires, comme l’hélice α.

• Le repliement des polypeptides forme des structures tertiaires tridimensionnelles présentant des régions exposées ou des crevasses capables de fixer d’autres molécules.

• Les protéines assurent des fonctions structurales, enzymatiques, de transport, de communication, de défense et de réserve.

• Les protéines représentent 55 % du poids sec cellulaire.

📖 5. Enzymes et réplication de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Enzyme : Catalyseur biologique, généralement une protéine, qui accélère spécifiquement les réactions cellulaires.
• Catalyseur : Un catalyseur abaisse l’énergie d’activation d’une réaction et en augmente la vitesse sans subir de transformation permanente.

★ À maîtriser

• La réplication de l’ADN est semi-conservative : chaque molécule d’ADN obtenue conserve un brin parental et comporte un nouveau brin.

Compléments

• Dans une réaction enzymatique, les réactifs sont les substrats et les substances formées sont les produits.

• Les enzymes sont réutilisées dans les cellules et leurs noms se terminent souvent par le suffixe « ase ».

💡 Astuce mémo

La catalyse enzymatique accélère les réactions sans transformation permanente de l’enzyme

📖 6. Expression de l’information génétique

★ À maîtriser

• L’expression de l’information génétique suit l’enchaînement ADN → transcription en ARN → traduction en protéines.

• La séquence des nucléotides dans l’ADN détermine la séquence des acides aminés des chaînes polypeptidiques.

• Les codons stop de l’ARNm sont UAA, UAG et UGA, et le codon d’initiation indiqué est AUG.

Compléments

• La plupart des acides aminés peuvent être codés par plusieurs codons ; la leucine en possède six.

• Une mutation peut produire une mutation faux-sens, une mutation non-sens ou une mutation silencieuse.

💡 Astuce mémo

ADN → transcription en ARN → traduction en protéines

📖 7. Potentiel génétique bactérien

🔑 Notions clés & Définitions

• Génome : Ensemble du matériel génétique contenu dans une cellule.

★ À maîtriser

• Le chromosome d’Escherichia coli mesure 4,7 millions de paires de bases, contre 3 400 millions de paires de bases chez l’humain.

• Environ 70 % du génome d’Escherichia coli est codant, contre 3 % chez l’humain.

Compléments

• Pour un gène d’environ 1 100 bases chez Escherichia coli, le génome permet d’estimer environ 4 300 gènes, et environ 4 300 gènes codent pour une protéine.

• Une cellule d’Escherichia coli contient 2,4 millions de molécules protéiques et 1 900 types différents de protéines à un moment donné.

📖 8. Métabolisme et types trophiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Métabolisme : Ensemble des processus chimiques intracellulaires.
• Anabolisme : Ensemble des réactions de biosynthèse cellulaire, qui nécessitent de l’énergie et des précurseurs.
• Catabolisme : Ensemble des réactions qui produisent de l’énergie.

★ À maîtriser

• Les chimiotrophes tirent leur énergie de composés chimiques, tandis que les phototrophes la tirent de la lumière.

• Les chimio-organotrophes oxydent des composés organiques, tandis que les chimio-lithotrophes oxydent des composés inorganiques.

• Les autotrophes utilisent le CO₂ comme source de carbone, tandis que les hétérotrophes utilisent des composés organiques.

Compléments

• Les produits de fermentation cités comprennent des acides, des alcools, du CO₂ et des accepteurs d’électrons réduits.

💡 Astuce mémo

Anabolisme construit, catabolisme fournit de l’énergie

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des acides nucléiques

Sources métaboliques